(57)【要約】      （修正有）【課題】プラズマ化した成膜物質を基板上に堆積させるための成膜室、プラズマ中の電子を集電極に収集して基板上の膜厚に換算する膜厚モニタ手段ならびに前記集電極を成膜室と同電位のアース電極から絶縁保持する支持部材を備えた成膜装置において、成膜の繰り返しの結果生じる集電極の絶縁劣化による膜厚制御の精度の低下を防止しメンテナンス期間を改善する。【解決手段】集電極５Ａを保持する支持部材１０の上端部に、成膜物質流Ｆに対して支持部材表面の一部の見通しを遮蔽する成膜防着板２１を設け、成膜防着板２１によって成膜物質流Ｆに対して生じる陰の部分への成膜物質膜の付着を防止し、成膜の繰り返しの結果生じる集電極５Ａの絶縁劣化を改善する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ化した成膜物質を基板上に堆積させるための成膜室ならびに前記成膜室においてプラズマ中の電子を集電極に入射させ収集して基板上の膜厚に換算する膜厚モニタ手段ならびに前記集電極を成膜室と同電位の集電極支持板から絶縁保持する支持部材を備えた成膜装置において、前記支持部材に、成膜物質を含むプラズマ流に対して前記支持部材表面の一部の見通しを遮蔽するカサ状の成膜防着手段を設けたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
プラズマ化した成膜物質を基板上に堆積させるための成膜室ならびに前記成膜室においてプラズマ中の電子を集電極に入射させ収集して基板上の膜厚に換算する膜厚モニタ手段ならびに前記集電極を成膜室と同電位の集電極支持板から絶縁保持する支持部材を備えた成膜装置において、前記支持部材の集電極と前記集電極支持板の中間箇所に、成膜物質を含むプラズマ流に対して前記支持部材表面の一部の見通しを遮蔽するカサ状の成膜防着手段を設けたことを特徴とする成膜装置。
【請求項３】
プラズマ化した成膜物質を基板上に堆積させるための成膜室ならびに前記成膜室においてプラズマ中の電子を集電極に入射させ収集して基板上の膜厚に換算する膜厚モニタ手段ならびに前記集電極を成膜室と同電位の集電極支持板から絶縁保持する支持部材を備えた成膜装置において、前記支持部材に成膜物質を含むプラズマ流に対して支持部材表面の見通しを遮蔽するカサ状の成膜防着手段を設けたことを特徴とする成膜装置。
【請求項４】
支持部材の端部に成膜物質を含むプラズマ流に対して支持部材表面の少なくとも一部の見通しを遮断するカサ状の成膜防着手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の成膜装置。
【請求項５】
プラズマ化した成膜物質を基板上に堆積させるための成膜室ならびに前記成膜室においてプラズマ中の電子を２個の集電極に入射させ収集して基板上の膜厚に換算する膜厚モニタ手段を備え、前記集電極は被膜される基板の側方両側にそれぞれ配置され、かつプラズマ導入路に対向して設置された成膜装置において、それぞれの集電極の電気接続線に、集電極に近接してカサ状の成膜防着手段を付設したことを特徴とする成膜装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案はたとえば磁気ディスクやＭＲ／ＧＭＲヘッド用保護膜などの薄膜を作成するための、成膜物質をプラズマ化して成膜する成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、成膜装置で形成される薄膜の膜厚を検知し適切な時刻に成膜を停止するためのｉｎ−ｓｉｔｕ膜厚モニタ制御においては水晶振動子式膜厚モニタまたはエリプソメータ式膜厚モニタなどが使用され、時々刻々の膜厚を測定し、所定の膜厚が達成された時点で手動または自動操作により成膜を停止させていた。近年成膜物質をプラズマ化して成膜する成膜装置（以下、プラズマ成膜装置と記載する）が電子部品等の成膜装置として実用化されており、前記プラズマ成膜装置においては、前記水晶振動子式膜厚モニタまたはエリプソメータ式膜厚モニタなどに替えて、プラズマ量をリアルタイムで監視するプラズマ量モニタ手段と、プラズマ量の測定値から成膜厚を計算する計算手段が備えられ、成膜厚をリアルタイムで検出してｉｎ−ｓｉｔｕ膜厚モニタ制御を行っている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
以下、図４によって従来のプラズマ成膜装置のｉｎ−ｓｉｔｕ膜厚モニタ制御の構成と作動を説明する。図４において１は成膜物質の正イオンと電子の混合体であるプラズマ流３を発生するためのプラズマ源である。２はプラズマ流３を成膜室４に導く導入路である。成膜準備が完了したことが確認された後、制御電源８からモータＭの駆動信号が出力され、シャッタ軸ＳＳおよびシャッタＳが図示の位置まで回転し、導入路２が成膜室４に向けて開放される。これにより導入路２を通過したプラズマ流３中の成膜物質は成膜室４内に設置された基板ホルダ６上の基板７上に堆積し、所定の薄膜を生成する。膜生成開始と同時にプラズマ中の電子の一部はバイアス電源Ｐから正の電圧が印加された集電極５Ａおよび５Ｂに収集され、収集された電子流は加算されて電流計Ｉを経由して増幅器Ｖに供給され、増幅器ＶおよびコンデンサＣで構成される積分器Ｚで積分される。基板７に堆積する薄膜の生成速度と集電極５Ａおよび５Ｂに収集される電子電流は比例の関係にあるので、積分器Ｚの出力は薄膜の膜厚に比例する。この出力は制御電源８に供給され、所定の膜厚に達すると制御電源８から成膜終了信号が出力され、モータＭがシャッタＳの閉止方向に回転し、ｉｎ−ｓｉｔｕ膜厚モニタ制御が完了する。
【０００４】
アース電極９Ａおよび９Ｂは集電極５Ａおよび５Ｂの背後に配設され、集電極５Ａおよび５Ｂを支持する集電極支持板として作動する。アース電極９Ａおよび９Ｂはねじ止め等の適切な締結手段（図示せず）で成膜室４の内壁に締結されている。支持部分の詳細は図６（Ｂ）に示されている。すなわち、集電極５Ａは絶縁物で作成された支持部材１０により、ねじ止めや溶接等の適切な締結手段（図示せず）でアース電極９Ａから支持されている。図６（Ｂ）では２個の支持部材１０が示されているが、支持部材１０は集電極５Ａの面積と形状に応じて必要な個数が使用される。前記のように集電極５Ａおよび５Ｂには正の電圧が供給されており、接地電位のアース電極９Ａ、９Ｂならびに成膜室４より正電位にあるので、プラズマ流３中の電子が集電極５Ａまたは５Ｂに衝突したときに放出されるマイナス電荷の２次電子はアース電極９Ａ、９Ｂならびに成膜室４から反発力を受け、再び正電位の集電極５Ａまたは５Ｂに流入するので、２次電子の放出による電流は常にうち消され、正しい電子電流が計測される。なお電子電流の計測時には図６（Ｂ）に示すように、プラズマ中の成膜物質流Ｆの一部が付着膜Ｑとして集電極５Ａおよび支持部材１０上に堆積する。図６（Ｂ）は集電極５Ａとアース電極９Ａ部分について説明しているが、集電極５Ｂおよびアース電極９Ｂ部分についても構成および付着膜Ｑの堆積は類似であるので、図示および詳細説明は省略する。
【０００５】
図５は図４の集電極５Ａ、５Ｂに替えて、リング状の集電極５Ｃを使用した構造を示している。集電極５Ｃは図６（Ｂ）に示した支持部材１０に類似の適切な支持部材（図示せず）により、成膜室４に対して絶縁固定されている。図５で図４と同一の符号の要素の構造および作動は図４と同一であるので説明を省略する。また、モータＭ、シャッタ軸ＳＳおよびシャッタＳの構造および作動は図４と同一であるので説明および図示を省略する。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１３９５４７号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の成膜装置の構造は以上のとおりであるが、この構造では成膜の繰り返しにより、膜厚制御の精度が低下する。すなわち合計成膜時間が増加すると、図６（Ａ）に示すように、同一条件で制御を行っているにかかわらず積分器Ｚの出力と基板７の膜厚との相関関係が損なわれ実際の膜厚が変動すること、この変動は支持部材１０のメンテナンス（清浄化処理または交換）によって回復することが認められている。この原因としては、図６（Ｂ）に示すように、支持部材１０の端面および側面に成膜物質の一部が付着膜Ｑとして堆積することが挙げられる。多くの場合付着膜Ｑは導電性がある材料で構成されるため、集電極５Ａとアース電極９Ａ間には付着膜Ｑによる導電路が形成され、この導電路を経由してバイアス電圧が印加された集電極５Ａからアース電極９Ａに電流（以下、偽電流と記載する）が流れる。この偽電流はプラズマ中の電子によって生じる本来の電子電流と区別されないため、積分器Ｚは偽電流を加算し、積分器Ｚと膜厚の相関関係が校正時と変化し、図６（Ａ）に示すように膜厚制御の精度を低下させると考えられる。従来の装置においてはこの膜厚制御の精度低下に起因するメンテナンスが煩雑化していた。本考案は上記の問題点を解決する手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本考案が提供する成膜装置は上記課題を解決するために、集電極を成膜室と同電位の集電極支持板から絶縁保持する支持部材を備えた成膜装置において、前記支持部材に、成膜物質を含むプラズマ流に対して前記支持部材表面の一部の見通しを遮蔽するカサ状の成膜防着手段を設ける。また前記支持部材の電極と前記集電極支持板の中間箇所に、成膜物質を含むプラズマ流に対して支持部材表面の一部の見通しを遮蔽するカサ状の成膜防着手段を設ける。また支持部材に成膜物質を含むプラズマ流に対して支持部材表面の見通しを遮蔽するカサ状の成膜防着手段を設ける。また支持部材の端部に成膜物質を含むプラズマ流に対して支持部材表面の少なくとも一部の見通しを遮断するカサ状の成膜防着手段を備える。さらに被膜される基板の側方両側にそれぞれ配置され、かつプラズマ導入路に対向して設置された２個の集電極を設けた成膜装置において、それぞれの集電極の電気接続線に、集電極に近接してカサ状の成膜防着手段を付設する。
【考案の効果】
【０００９】
本考案によれば、支持部材表面に成膜物質が堆積することが防止され、集電極と支持母体間の絶縁が確保される結果、偽電流が防止され、長期間にわたり精度良い膜厚のモニタおよび制御が可能になり、メンテナンス期間が改善される。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１０】
本考案が提供する成膜装置はつぎのような特徴を有している。第１の特徴は支持部材に、成膜物質を含むプラズマ流に対して支持部材表面の一部の見通しを遮蔽するカサ状の成膜防着手段を設けた点であり、第２の特徴は支持部材の電極と前記集電極支持板の中間箇所に成膜物質を含むプラズマ流に対して支持部材表面の一部の見通しを遮蔽するカサ状の成膜防着手段を設けた点であり、第３の特徴は支持部材に成膜物質を含むプラズマ流に対して支持部材表面の見通しを遮蔽するカサ状の成膜防着手段を設けた点であり、第４の特徴は第２の特徴を有する装置に支持部材の端部に成膜物質を含むプラズマ流に対して支持部材表面の少なくとも一部の見通しを遮断するカサ状の成膜防着手段を備えた点であり、第５の特徴は被膜される基板の側方両側にそれぞれ配置され、かつプラズマ導入路に対向して設置された２個の集電極を設けた成膜装置において、それぞれの集電極の電気接続線に、集電極に近接してカサ状の成膜防着手段を付設した点であり、これらの特徴を備えた形態が最良の形態である。
【実施例１】
【００１１】
以下図示例にしたがって説明する。図１は本考案の第１の実施例を示す断面図である。本実施例は支持部材１０の上端部に成膜防着板２１を設けている。成膜物質流Ｆによる、図６（Ｂ）に示す付着膜Ｑの付着は成膜防着板２１の陰の部分では防止され、支持部材１０の絶縁性、したがって集電極５Ａとアース電極９Ａの絶縁性が長期にわたり保たれる。図１は集電極５Ａとアース電極９Ａ部分について説明しているが、集電極５Ｂおよびアース電極９Ｂ部分、ならびに図５に示す集電極５Ｃに対しても考案内容および効果は同様であるので、図示および詳細説明は省略する。
【実施例２】
【００１２】
図２は実施例２の断面図である。本実施例は支持部材１０の、集電極５Ａとアース電極９Ａの中間箇所に支持部材１０の側縁面を囲繞するカサ状の成膜防着板２２を設けている。支持部材１０と成膜防着板２２の接合方法（図示せず）はろう付け、Ｃリングによる上下挟時など種々の方法が採用できる。成膜防着板２２の効果によって、成膜物質流Ｆによる図６（Ｂ）に示す付着膜Ｑの付着は成膜防着板２２の成膜物質流Ｆに対する陰の部分では防止され、支持部材１０の絶縁性、したがって集電極５Ａとアース電極９Ａの絶縁性が長期にわたり保たれる。図２は集電極５Ａとアース電極９Ａ部分について説明しているが、集電極５Ｂおよびアース電極９Ｂ部分、ならびに図５に示す集電極５Ｃ部分に対しても考案内容および効果は同様であるので、図示および詳細説明は省略する。
【実施例３】
【００１３】
図３は本考案の第３の実施例を示す断面図である。本実施例は被膜される基板７の側方に配置される集電極５Ａの支持部材１０の端部にカサ状の成膜防着板２３Ａを付設したもので、成膜防着板２３Ａの陰の部分で成膜が防止され、集電極５Ａと成膜室４の絶縁性が長期にわたり保たれる。電気接続線１１Ａは集電極５Ａとバイアス電源Ｐを電気的に接続している。以上は集電極５Ａ部分について説明しているが、集電極５Ｂ、電気接続線１１Ｂならびに成膜防着板２３Ｂに関する部分についても考案内容および効果は同様であるので、詳細説明を省略する。
【００１４】
本考案は上記の実施例に限定されるものではなく、さらに種々の変形実施例を挙げることができる。たとえば図１、図２では成膜防着板２１または２２は支持部材１０と別部品として説明しているが、成膜防着板２１または２２を支持部材１０と同一材料により一体化して作製しても良い。成膜防着板２１および２２の双方を具備する構造も考えられる。また成膜防着板２１または２２の形状は、図１または図２に示す平板状の中空円板または円形板に限定されるものではなく、上下に突きだし部を有する横向きのＴ型形状や蓋状の形状など適切な凹部を有し、陰の部分の面積を増強させる形状であっても良い。この成膜防着板は成膜防着手段の一例で図示形状に限定されるものではない。さらに、図１、２においては集電極支持板としてアース電極９Ａを図示しているが、集電極支持板が成膜室４自体であっても良い。本考案はこれらをすべて包含する。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本考案はたとえば磁気ディスクやＭＲ／ＧＭＲヘッド用保護膜などの薄膜を作成するための、被成膜物質をプラズマ化して成膜する成膜装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本考案の実施例１の断面図である。
【図２】本考案の実施例２の断面図である。
【図３】本考案の実施例３の断面図である。
【図４】従来の成膜装置の構成図である。
【図５】従来の他の成膜装置の構成図である。
【図６】（Ａ）従来の膜厚と合計成膜時間の関係を示す図である。（Ｂ）従来の集電極と支持材の相互位置関係を示す断面図である。
【符号の説明】
【００１７】
１  プラズマ源
２  導入路
３  プラズマ流
４  成膜室
５Ａ  集電極
５Ｂ  集電極
５Ｃ  集電極
６  基板ホルダ
７  基板
８  制御電源
９Ａ  アース電極
９Ｂ  アース電極
１０  支持部材
１１Ａ  電気接続線
１１Ｂ  電気接続線
２１  成膜防着板
２２  成膜防着板
２３Ａ  成膜防着板
２３Ｂ  成膜防着板
Ｃ  コンデンサ
Ｆ  成膜物質流
Ｉ  電流計
Ｍ  モータ
Ｐ  バイアス電源
Ｑ  付着膜
Ｓ  シャッタ
ＳＳ  シャッタ軸
Ｖ  増幅器
Ｚ  積分器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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